Composite water measurement device

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、より多量の貫流量を測定するための主量水器と、該主量水器の後方に配置され、自動的に作動する切換弁と、副管または副ダクトの中に取り付けられ、より少量の貫流量を測定するための副量水器と、切換弁のケースに側方から開口している副管または副ダクトの出口とを有し、切換弁が組立て品としての切換え挿入体を含み、該切換え挿入体が、担持部材と、該担持部材に固定される中心の滑りピンと、該滑りピン上で移動可能に案内され、ばねにより閉鎖方向へ付勢されている遮断機構と、弾性的なパッキンを有し、
担持部材と遮断機構の間に縮径されて配置されているパッキンシートと、遮断機構を収容している環状室であって、下流側で開口し、筒状ゾーンを有し、且つ狭くされた堰き止め段部に通じている環状室とを備えている複合型量水器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複合型量水器と、主量水器と副量水器の切換えに用いる自動作動の切換弁とは、すでに１９世紀に使用されていた。 構造的に共通している原理は弁頭である。 弁頭の面積は主流動パッキンシートの面積よりも大きく、その結果貫通部が遮断されているときの水の差圧は主流動パッキンシートに作用し、貫通部が開口しているときには弁頭に作用するので、弁頭を迅速に開口させることができる。 弁頭が閉じているときの水の差圧を補償するため、例えば重力、ばね力等の適当な手段が用いられる。 測定誤差が生じないためには、弁頭がその都度できるだけ迅速に開閉するのが望ましい。

【０００３】例えばドイツ特許第９２６３１号公報によれば、弁頭は弁座の後方に配置される案内筒の中に取り付けられる。 この場合、弁頭のエッジと案内筒の壁との間のリングスリットはできるだけ狭く保たれる。 この構成は弁頭を迅速に始動させることができない。 なぜなら、弁頭をそのパッキンシートからリングスリットの上方へわずかに持ち上げただけで、差圧を減少させるような圧力補償が生じて、流動が均一になったときに案内筒の領域で弁頭が停止し、よって主量水器を貫流する水の量が少なすぎるためである。 それゆえこの構成では比較的大きな測定誤差が生じる。 これは弁が開いたときも閉じたときも生じる。

【０００４】１９６０年に公けにされたドイツ特許第１
０７７８８４号公報には、複合型量水器用の切換弁を改良したものが開示されている。 この切換弁は、回動フラップにより作動する。 回動フラップは、副量水器から来る副流動水を導入するための環状空間の中に浸漬された突出エッジを備えている。 回動フラップは、錘によって閉鎖位置に保持される。 錘は、回動フラップが開口しているときに閉鎖力が小さくなるように配置されている。
この閉鎖力の減少と、フラップエッジにたいする副流の押し作用とが連動して、開口過程が促進される。 閉鎖過程は遅くなるが、総じて切換え過程の測定誤差は減少する。 しかしながらこの切換弁は特定の位置にしか取り付けることができない。 また極めて大型であり且つ重い。
従って、短い構成が好まれる今日では全く不向きである。

【０００５】１９８０年に、ドイツ特許第３０３４０５
６号公報により、複合型量水器用の切換弁が開発された。 この切換弁の弁頭は、ばねに抗して直線的にスライドする。 またこの切換弁は、二重のパッキンシートを有し、小さな制御穴を必要としなければ機能しない。 この切換弁においても、弁頭は拡大されたエッジを有している。 エッジは環状空間の中に突出しており、該環状空間に副流が流入する。 従って副流は開弁方向へ押圧力を生じさせ、この押圧力に応じて閉鎖ばねを補強することにより、該押圧力を補償しなければならない。 この公知の切換弁も、たとえ小さくはあっても切換え領域で測定誤差を生じさせる。 水の中に含まれる埃、錆、またはカルキが切換弁の機能を阻害し、測定誤差を大きくさせることもある。

【０００６】閉鎖ばねを備えた切換弁にはすべて共通の問題がある。 即ち閉鎖ばねの復帰力が、弁頭の開口距離が増大するにしたがって線形的に上昇するという問題である。 理想的には、上述した錘付勢されるフラップ弁の場合のように、復帰力が一定もしくは減少することが望ましい。 従って、ばね付勢される切換弁はできるだけ長いばねを備えていないと、復帰力の上昇を小さく抑えることができないが、しかしこのことは、短い構成が好まれる今日では意に反するものである。

【０００７】ドイツ特許公開第３９２９３８１号公報に開示されている複合型量水器用の切換弁では、弁頭の閉鎖位置において弁頭に付加的な保持力を作用させるため、永久磁石が使用される。 これにより復帰ばねをより弱く、及び（または）より短くさせることができる。 この切換弁もリップパッキンを有し、該リップパッキンは、弁頭の開口行程が始まると、差し当たりパッキンシートに“付着”したままであり、永久磁石の保持作用が克服されたときに初めて破断する。 しかしながら、永久磁石を切換弁に使用すると、水の中に浮遊している錆の粒子が引き寄せられて機能に支障を来すので、多くの使用者によって拒否された。 また、リップパッキンが弁頭の突出エッジと協働して開口方向へ付加的な押圧力を生じさせる。 この押圧力は、磁石の力及び（または）ばねの力を補強することにより補償されねばならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭で述べた種類の複合型量水器を次のように構成すること、即ち弁頭を開口方向へ付勢するすべての液圧力及び（または）その他の力を最小に抑え、或いは完全に除去することにより、弁頭を閉鎖位置に保持するばねの力を最小にさせることができ、且つ短くさせることができるように構成することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、切換え挿入体の主貫流ゾーンが、下流側で先細りになっている漏斗状流入部を有し、該漏斗状流入部が、切換弁の名目幅に比べて著しく狭くされている主流動パッキンシートを端部に備えていること、遮断機構が皿状のエッジを有し、該皿状のエッジの前部分が、閉弁位置において環状室の筒状ゾーン内に位置すること、
環状室側面が、筒状ゾーンに接続して円錐状に狭くなっていること、外側の皿状縁と環状室側面との間に、幅狭のリングスリットが形成されていることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の実施態様によれば、副流は、遮断機構を収容している環状室の中に導入され、この導入は、環状室の筒状ゾーンと円錐状ゾーンの間に配置されている別個のスリットゾーンに設けた制御スリットを介して行われる。 これにより、副流によって発生する流動力は、遮断機構が所定の初期行程を終了し、水の差圧が一定の最小値を上回ったときに、遮断機構を開口方向へ付勢する。

【００１１】本発明の実施態様によれば、副流は切換弁の後方で弁ケース内へ導入される。 貫流量が一定の量を越えたときに副流を強く絞るような制御弁を副管または副ダクトの中に設けるのが好ましい。 これにより遮断機構には圧力衝撃が作用し、この圧力衝撃は、遮断機構のエッジを、環状室の筒状ゾーンを通過させて環状室の円錐状ゾーンまで押しやる。 これにより流動力は、遮断機構をすでに述べたように急激に開口させる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

【００１３】図１は、複合型量水器の構成図である。 複合型量水器は、主量水器１と、副量水器３と、副管２とを有している。 副管２の出口は、切換弁４の弁ケース５
に開口している。 これらすべての構成要素は互いにねじで連結されており、且つ相互に密封されている。 切換弁４の長さは非常に短い。

【００１４】図２は、切換弁４の第１実施例の拡大縦断面図である。 切換弁４は、弁ケース５を有している。 弁ケース５は、入口フランジ３７と、出口フランジ３８
と、副管２を接続するための接続部材３９とを備えている。 副量水器３から来る水は、副管２を介して弁ケース５の中心のリングダクト４０に流入する。 弁ケース５内には、コンパクトな切換え挿入体７が取り付けられている。 切換え挿入体７は、その嵌合リング４２により弁ケース嵌め込み部４３で案内され、且つＯ−リング４４により弁ケース後部部分１１にたいして密封されている。

【００１５】切換え挿入体７は、切換え挿入体担持部材１３を有している。 切換え挿入体担持部材１３の前部部分４６には、ボス３０が一体成形されている。 ボス３０
には、中心の滑りピン８がねじ止め、または射出成形により一体成形されている。 支持リブ４７は、ボス３０を外側リング４８に連結させている。 滑りピン８上には、
リップパッキン２７を備えた遮断機構９と、あらかじめ緊張せしめられている圧縮ばね１２と、締め付けナット４５とが設けられている。 さらに滑りピン８上にはパッキン３４が設けられている。 このパッキン３４にたいして遮断機構９が当接している。

【００１６】リップパッキン２７の外側部分２８は、遮断機構９の皿状エッジ１７に締め付け固定されている。
リップパッキン２７の内側部分２９は、弁が閉じたとき、迷路状の支台５０と圧縮ばね１２とを介して、切換え挿入体担持部材１３の円形の密封エッジ４９にたいして押圧される。

【００１７】密封エッジ４９の前には、漏斗状流入部２
３が設けられている。 漏斗状流入部２３は可能な限り長く、且つ平坦である。 というのも、主貫流ゾーン２２の横断面積は、弁の名目横断面積に比べて非常に狭くなっているので（通常は３０％ないし４０％減）、水が貫流する際に圧力損失が生じ、この圧力損失を低減させるためである。 度量衡規定によれば、水が最大量貫流するとき圧力損失は０．５バールを越えてはならない。

【００１８】さらに切換え挿入体担持部材１３は、環状室１５を有している。 環状室１５は、筒状ゾーン１４
と、スリットゾーン５１と、流動方向において下流側でスリットゾーン５１に接続している円錐状の堰き止め段部５２とを備えている。 弁が閉じた状態では、遮断機構９の皿状エッジ１７は、筒状ゾーン１４内に接触せずに且つ力の伝達なしに位置する。 従って、筒状ゾーン１４
はニュートラルゾーンとも呼ぶことができる。

【００１９】中心のリングダクト４０内に流入する副量水器の水は、スリットゾーン５１内の制御スリット３１
と円錐状の堰き止め段部５２とを通って弁ケース５の後部部分１１へ流れ、ケース出口４１を通って弁ケース５
を離れ、図示していない水取り出し位置へ流れる。 制御スリット３１は、リングダクト４０よりもかなり狭い。

【００２０】遮断機構９を開閉する際の該遮断機構の制御には、皿状エッジ１７の外側の稜１８と、スリットゾーン５１と、円錐形の堰き止め段部５２と、リップパッキン２７とが関与する。 これらの構成要素は、遮断機構９を開くときに以下のように協働する。

【００２１】弁が閉じているときには、測定されるべき水は副管２を介して流れ、副量水器３内で測定され、そして接続部材３９を通って弁ケース５のリングダクト４
０に流入する。 リングダクト４０から水は制御スリット３１と円錐状の堰き止め段部５２とを通って弁ケース５
の後部部分１１へ達する。 その際０．２ないし０．４バールの圧力降下が生じる。 後部部分１１内では、主量水器１内の圧力よりも低い圧力が支配している。 この差圧は、密封エッジ４９で密封されている遮断機構９を開方向へ付勢する。 しかし圧縮ばね１２が遮断機構９をさしあたり閉状態に維持する。

【００２２】副管２を貫流する水の量とともに差圧がさらに増大すると、遮断機構９は圧縮ばね１２の力に抗して移動始める。 その際、弾性的なリップパッキン２７は閉じたままである。 しかし遮断機構９の皿状エッジ１７
はニュートラルゾーン１４を通ってスリットゾーン５１
のほぼ中央に達する。 その際副流は皿状エッジ１７を円錐状の堰き止め段部５２内へ移動させる。 この場合、皿状エッジ１７と環状室側面１９との間の幅狭のリングスリット２０が連続的に減少する。 従って皿状エッジ１７
は堰き止め段部５２の端部後方まで移動する。 その際リップパッキン２７が密封エッジ４９から離れ、主流動水は主量水器１と主流動貫流ゾーン２２とを貫流する。 この開過程は非常に迅速に行われ、よって測定誤差は生じない。

【００２３】円錐状の堰き止め段部５２の後方に堰き止め圧が生じるので、円錐状の堰き止め段部５２は液圧係止機構のようにふるまう。 従って遮断機構９は元の状態へ戻れない。

【００２４】水の貫流量がさらに増大すると、遮断機構９は貫流する水により、圧縮ばね１２の抵抗に抗して滑りピン８上をさらに下流側へ移動して、その終端位置に達する（図３）。

【００２５】切換弁４の閉弁は、逆の順序で行われる。
主流動水の貫流量が減少すると、遮断機構９は圧縮ばね１２の閉鎖力により終端位置から上流側へ滑動して、堰き止め段部５２へ達する。 圧縮ばね１２の力が液圧係止力としての堰き止め抵抗に打ち勝つほどに水の貫流量が減少するまで遮断機構９はこの位置に留まる。 その後遮断機構９はすぐにその閉鎖位置へ戻り、その際リングスリット２０が連続的に拡大することにより閉鎖運動が促進される。 従って主流動水貫流部２２は急激に閉鎖され、水は副量水器３だけを通過することになる。

【００２６】図３は、図２の切換え挿入体７の拡大図で、遮断機構９が最大に開口した状態での拡大図である。 遮断機構９は、そのボス５３によりばね締め付けナット４５に接している。

【００２７】図４は、切換弁４の変形実施例の縦断面図である。 この実施例では、副管２の出口６は切換え挿入体７の後方で弁ケース５に通じている。 従って、中心のリングダクト４０もスリットゾーン５１も設けられていない。 切換え挿入体担持部材１３の嵌合リング４２を備えた外側リング４８は、構造的に変形されている。 この実施例の場合、遮断機構９を開閉するために必要な制御は、副管２内に設けられる通常の制御弁により行われる。 この制御弁は、一定の貫流量を越えると副管２を強く絞る。

【００２８】図５は、切換え挿入体７の変形実施例である。 この実施例では、主貫流ゾーン２２はＯリング２６
で密封されている。 Ｏリング２６は、遮断機構９に設けた環状溝５４の中に固定されている。 主貫流ゾーン２２
が開口せずに遮断機構９がある程度の初期行程を実施することができるように、長い漏斗状流入部２３の端部には、筒状のパッキンシート・通路部２４が設けられている。 このパッキンシート・通路部２４は、非常に狭くなっている主貫流ゾーン２２での圧力損失が許容できないほどに増大しないように、できるだけ短く構成する必要がある。

【００２９】図６は、図３の切換弁を線ＶＩ−ＶＩに沿って切断した部分横断面図、即ちスリットゾーン５１の領域で切断した部分横断面図である。 この図から、切換え挿入体担持部材１３の断面と、制御スリット３１と、
円錐状の堰き止め段部５２とが見てとれる。

【００３０】図２と図４と図５に図示した実施例には種々相違点があるが、切換弁４を最適に機能させるための特徴は共通である。 この共通する特徴とは、ばね力を弱くするため、即ちばね１２を短縮するために主貫流ゾーン２２が強く絞られていること、圧力のロスを小さくするために漏斗状流入部２３が長いこと、ニュートラルゾーン１４内にある遮断機構９を開口方向へ付勢するようなすべての圧力及び流動力が完全に回避されていること、遮断機構９が完全に環状室１５の内部に存在できるように、或いは完全に該環状室１５の外側に存在できるようにするための円錐状の堰き止め段部５２が設けられていることである。 これらの特徴の組合せにより、ただ一つのパッキンシートしか有せず、構成が極めて簡潔で、安価であり、作動が安定している、極めて短く構成された切換弁４が得られる。 しかも開閉のために補助手段とか補助力を必要とせず、切換え範囲でのなんらかの測定誤差を最小に抑えることができる。

【００３１】

【発明の作用及び効果】本発明によれば、主流動パッキンシートが強く絞られているので、遮断機構にたいしては小さな開口力しか働かない。 よって、ばね力の弱い、
または短いばねを使用すればよい。 このように流動横断面積が強く絞られていると、通常は圧力の損失が高くなるが、これは漏斗状流入部が長いことにより回避される。 さらに、環状室側面が下流側に円錐状に狭くなっていることにより、遮断機構に作用する流動力は主流動貫通部が開口した後に増加し、その結果遮断機構のエッジは急激に堰き止め段部を克服し、一方流動力は、主流動貫通部が閉鎖したときにして堰き止め段部を克服した後、連続的に減少し、その結果遮断機構は迅速に閉鎖する。 このように、遮断機構を開口方向へ付勢するすべての液圧力及び（または）その他の力を最小に抑え、或いは完全に除去することにより、遮断機構を閉鎖位置に保持するばねの力を最小にさせることができ、且つ短くさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合型量水器の平面図である。

【図２】副流を切換え挿入体内へ案内する切換弁の閉弁位置での縦断面図である。

【図３】図２の切換え挿入体を最大開口位置で示した図である。

【図４】副流を直接弁ケースに案内するように構成した切換弁の変形実施例の縦断面図である。

【図５】遮断機構にパッキンとしてＯ−リングを備えている図４の切換え挿入体を示す図である。

【図６】スリットゾーンの領域に配置した図３の切換え挿入体担持部材の横断面図である。

【符号の説明】

１ 主量水器 ２ 副管 ３ 副量水器 ４ 切換弁 ５ 弁ケース ６ 副管の出口 ７ 切換え挿入体 ８ 滑りピン ９ 遮断機構 １２ 圧縮ばね １３ 切換え挿入体担持部材 １５ 環状室 ２０ リングスリット ２３ 漏斗状流入部 ４９ 主流動パッキンシート